JP5300581B2 - ユニット建物 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電池を備えたユニット建物に関する。
特許文献1には、蓄電池を備えた住宅用の電力蓄蔵システムにおいて、建物ユニット内(床部、壁部、天井部)の内部空間を蓄電池の収納場所として活用する技術が開示されている。具体的には、建物ユニットを構成するユニットフレームの長梁と長梁の間に支承部材が固定され、該支承部材に蓄電池が取付けられている。
つまり、建物ユニット内のデッドスペースを利用して該デッドスペースに蓄電池を配置することで、居住スペースが犠牲にならないようにしている。
特許第3993339号公報
しかしながら、上記の先行技術による場合、電力貯蔵システムで使用する蓄電池のサイズや配置数量が、ユニット内に納まるサイズ、数量に制限されてしまう。また、ユニットフレームの長梁と長梁の間に支承部材を固定し、該支承部材に蓄電池を取付けるため、既存物件に電力貯蔵システムを追加設定したい場合は、作業が困難である。
本発明は上記事実を考慮し、建物内のスペースの有効利用を図りつつ、蓄電池のサイズ、数量等設計の自由度を広げることができるユニット建物を得ることが目的である。
請求項1に記載の発明は、ユニット建物において、建物ユニットと建物ユニットの間に設けられたスペースに収納及び配置され、ユニット構造材に支持された蓄電池を有している。
建物ユニットと建物ユニットの間に設けられたスペース(例えば、隣接する建物ユニットの梁材と梁材の間や柱材と柱材の間)は、いわゆるデッドスペースとなっているため、請求項1に記載の発明では、このスペースに蓄電池を収納及び配置することで、居住スペースを犠牲にしなくて済む。
また、建物ユニットと建物ユニットの間に設けられたスペースに蓄電池を収納及び配置することで、建物ユニット内に蓄電池を収納及び配置する場合と比較して、蓄電池のサイズ、数量等設計の自由度を広げることができる。
さらに、建物ユニットと建物ユニットの間に設けられたスペースに蓄電池を収納及び配置することで、既存物件に電力貯蔵システムを追加設定したい場合でも、建物ユニットと建物ユニットの間に架け渡された継ぎ板を開放すれば、建物ユニットと建物ユニットの間に設けられたスペースが露出するため、電力貯蔵システムを容易に追加設定することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のユニット建物において、隣接して配置された建物ユニットと建物ユニットの間に形成された鉛直スペースに蓄電池が収納及び配置されている。
請求項2に記載の発明では、隣接する建物ユニットの柱材と柱材の間に、蓄電池が収納及び配置される。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のユニット建物において、上下に配置された建物ユニットと建物ユニットの間に形成された水平スペースに蓄電池が収納及び配置されている。
請求項3に記載の発明では、上部に配置された建物ユニットの床材と下部に配置された建物ユニットの天井材の間に、蓄電池が収納及び配置される。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載のユニット建物において、隣接して配置された建物ユニットの梁材と梁材の間に、前記蓄電池を固定する固定手段が設けられ、前記固定手段に該蓄電池を電気的に接続する接続手段が設けられている。
請求項4に記載の発明では、蓄電池を電気的に接続する接続手段が固定手段に設けられているため、該固定手段に蓄電池を固定し、該蓄電池に接続手段を接続させるだけで、蓄電池が電気的に接続される。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のユニット建物において、前記接続手段が、前記蓄電池の電極と接続されると共に、前記建物ユニットの電気配線と電気的に接続された電気接続部である。
請求項5に記載の発明では、蓄電池の電極を電気接続部に接続させるだけで、蓄電池が建物ユニットの電気配線と電気的に接続される。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載のユニット建物において、隣接して配置された建物ユニットの柱材と柱材の間に、前記蓄電池を固定する固定手段が設けられ、前記固定手段に該蓄電池を電気的に接続する接続手段が設けられている。
請求項6に記載の発明では、蓄電池を電気的に接続する接続手段が固定手段に設けられているため、該固定手段に蓄電池を固定し、該蓄電池に接続手段を接続させるだけで、蓄電池が電気的に接続される。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のユニット建物において、前記接続手段が、前記蓄電池の電極と接続されると共に、前記建物ユニットの電気配線と電気的に接続された電気接続部である。
請求項7に記載の発明によれば、蓄電池の電極を電気接続部に接続させるだけで、蓄電池が建物ユニットの電気配線と電気的に接続される。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7の何れか1項に記載のユニット建物において、ワイドスパン工法で、建物ユニットの据え付け時に撤去される仮柱の配置位置に該建物ユニットの高さ方向に収納された蓄電池と、前記蓄電池の周囲を覆うように後付けされた仕上げ材と、を有している。
請求項8に記載の発明では、ワイドスパン工法によって、本来撤去される仮柱の配置位置を利用して、仕上げ材を後付けし、該仕上げ材の内部に蓄電池を収納する。
請求項9に記載の発明は、請求項1〜8の何れか1項に記載のユニット建物において、前記蓄電池が固定手段を介して建物ユニットを構成する梁材に固定されると共に、前記固定手段と前記蓄電池の間に弾性体が設けられている。
請求項9に記載の発明では、蓄電池を質量体とし、該蓄電池を弾性的に支持することで、蓄電池をマスダンパとして機能させることができる。
以上説明したように、請求項1に記載の発明によれば、建物内のスペースの有効利用を図りつつ、蓄電池のサイズ、数量等設計の自由度を広げることができる。
請求項2に記載の発明によれば、既存物件に電力貯蔵システムを追加設定することができる。
請求項3に記載の発明によれば、既存物件に電力貯蔵システムを追加設定することができる。
請求項4に記載の発明によれば、既存物件に電力貯蔵システムを追加設定したい場合でも、固定手段が設けられている部分を開放するだけで良いため、蓄電池の取付作業が簡単である。
請求項5に記載の発明によれば、既存物件に電力貯蔵システムを追加設定したい場合でも、蓄電池の電気的な接続が容易にできる。
請求項6に記載の発明によれば、既存物件に電力貯蔵システムを追加設定したい場合でも、固定手段が設けられている部分を開放するだけで良いため、蓄電池の取付作業が簡単である。
請求項7に記載の発明によれば、既存物件に電力貯蔵システムを追加設定したい場合でも、蓄電池の電気的な接続が容易にできる。
請求項8に記載の発明によれば、仕上げ材の装飾により、居室スペースのデザイン性が向上する。
請求項9に記載の発明によれば、建物ユニットにおいて、制振機能が得られる。
本実施の形態に係る建物ユニットを用いたユニット建物の斜視図である。 本実施の形態に係る建物ユニットを示す図1のA−A線に沿った縦断面図であり、蓄電池収納部を示している。 図2の蓄電池収納部に用いられる、蓄電池の固定金具を示す斜視図である。 本実施の形態に係る建物ユニット間に収納される蓄電池を固定金具に固定した状態を示す斜視図である。 (A)、(B)は、本実施の形態に係る建物ユニット間に収納される蓄電池を固定金具に固定する動作を示す断面図である。 本実施の形態に係る建物ユニットを用いたユニット建物の変形例を示す斜視図である。 本実施の形態に係る建物ユニットを示す図6のB−B線に沿った縦断面図である。 本実施の形態に係る建物ユニットを示す図1のA−A線に沿った縦断面図の変形例である。 本実施の形態に係る建物ユニット間に収納される蓄電池の固定金具の第1変形例を示す斜視図である。 本実施の形態に係る建物ユニット間に収納される蓄電池の変形例を示す断面図である。 図10に示す蓄電池の配置方法の一例を示す平断面図である。 (A)は、複数の建物ユニットを用いたユニット建物の電気配線を説明する説明図であり、(B)は、建物ユニット間の電気配線の接続部を示す説明図である。 本実施の形態に係る建物ユニット間に収納される蓄電池と建物ユニットの電気配線の接続部を示す、図12(B)に対応する説明図である。 本実施の形態に係る建物ユニット間の蓄電池収納部の第1変形例を示す平断面図である。 図14の蓄電池収納部に用いられる、蓄電池の固定金具を示す、(A)は平断面図であり、(B)は側面図である。 図14の蓄電池収納部に用いられる、蓄電池の固定金具の変形例を示す側面図である。 本実施の形態に係る建物ユニット間の蓄電池収納部の第2変形例を示す平断面図である。
以下、図1〜図5(A)、(B)を用いて、本発明に係る建物ユニットの実施形態について説明する。
図1及び図2に示すように(図2は図1のA−A断面図である)、ユニット建物10では、隣接する建物ユニット12と建物ユニット12の間にはスペース14が設けられるが、このスペース14を、蓄電池16を収納する蓄電池収納室14(以下、「スペース14」を「蓄電池収納室14」という場合もある)としている。
ここで、各建物ユニット12は、箱形ユニットとされており、四隅に立設された柱(図示省略)と、柱の上端部同士を連結する天井パネル18と、柱の下端部同士を連結する床パネル20と、を含んで構成されている。
天井パネル18は、溝型鋼で構成された長短二種類の天井大梁22と、長辺側の天井大梁間に架け渡された天井小梁(図示省略)と、天井小梁の下面側に取り付けられた天井面材24と、を含んで構成されている。また、床パネル20は、溝型鋼で構成された長短二種類の床大梁26と、長辺側の床大梁間に架け渡された床小梁(図示省略)と、床小梁の上面側に取り付けられた床面材28と、を含んで構成されている。
図3及び図4に示すように、蓄電池収納室14では、蓄電池16を支持すると共に固定する板状の固定金具30が床大梁26に固定されている。固定金具30の一端部からは、固定片32が垂下しており、該固定片32の両側には、ボルト34が挿入可能な孔部36が形成されている。床大梁26には、この孔部36に対応して孔部38が形成されており、ボルト34及びナット(図示省略)によって、固定片32を介して固定金具30が床大梁26に固定されている。
固定金具30には電気接続部40が設けられており、該電気接続部40には、一階の建物ユニット12の電気配線と接続された電気配線42と、二階の建物ユニット12の電気配線と接続された電気配線44とがそれぞれ接続されている。
ここで、一階の建物ユニット12の天井大梁22と二階の建物ユニット12の床大梁26には、電気配線42、44を通過させるための挿通孔45、46がそれぞれ形成されており、該挿通孔45、46を通じて、建物ユニット12からの電気配線44、44が電気接続部40に接続されている。
なお、この電気接続部40は、図2に示すように、二階の建物ユニット12の電気配線と接続される電気配線44のみと接続されるようにしても良く、電気接続部40と接続する電気配線は、各ユニット建物10の仕様に応じて異なる。
一方、図3に示すように、固定金具30には、電気接続部40を間に置いて、その両側には直方体状の載置部48が設けられており、該載置部48上に蓄電池16が載置可能とされる。また、固定金具30の上面の固定片32側には、一対のガイドピン50が立設している。
ここで、図4及び図5(A)に示すように、蓄電池16の底部には、ガイド板52が設けられており、ガイド板52には、ガイドピン50が挿通可能なガイド孔54が形成されている。このガイド孔54をガイドピン50内へ外挿することで、該ガイドピン50及びガイド孔54を介して、蓄電池16が固定金具30の所定の位置へ案内される。
また、ガイド板52の裏面からは、蓄電池16に設けられ電気接続部40に接続される被接続部56が露出しており、蓄電池16を載置部48に載置させた状態で、蓄電池16の被接続部56が電気接続部40に接続される。これにより、蓄電池16が電気接続部40を介して、電気配線42、44と電気的に接続され、該電気配線42、44を介して、一階の建物ユニット12及び二階の建物ユニット12の電気配線と電気的に接続される。
なお、上記電気配線42、44には、商用電力系統、太陽電池等の独立電源、或いは自動車の燃料電池の余剰電力等から受電するための配線や、蓄電池16で溜めた電力を、ユニット建物10で使用するエアコン、照明装置、プラグインハイブリッド車、自然冷媒ヒートポンプ給湯器等の負荷に給電するための配線等が含まれる。
つまり、蓄電池16を使った建物用蓄電システムは、ユニット建物10で使用する電気を蓄電及び給電する省エネ技術の一種である。例えば、この建物用蓄電システムを用いた場合、昼間はソーラーシステムで得られた電力等を蓄電池16に蓄えると共に夜間は料金が安い深夜電力を蓄電池16に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電池16で蓄電した電力を放電して利用するといった使い方ができる。
また、蓄電池16としては、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン蓄電池といった蓄電池が適用可能であるが、ニッケルカドミウム蓄電池等の他の蓄電池であってもよい。
ところで、蓄電池収納室14の天井には、排気口(図示省略)が形成されており、この排気口を介して、蓄電池収納室14と天井裏スペース(小屋裏になる場合は小屋裏スペース)とが相互に連通している。この排気口には、建物ユニット12を隣接して配置した場合に元々形成される開口が利用される。
また、蓄電池収納室14の床には、床下給気口(図示省略)が形成されており、この床下給気口を介して、蓄電池収納室14と床下スペースとが相互に連通している。この床下給気口には、建物ユニット12を隣接して配置した場合に元々形成される開口が利用される。
蓄電池16は、充電する際に発熱したり、また、その際にガスを発生したりする場合もあり、蓄電池16を冷却したり、発生するガスを除去するため、通気による放熱や換気を必要とすることから、上記のような排気口や床下給気口等が設けられる。
(作用・効果)
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
図2に示すように、本実施形態では、隣接する建物ユニット12と建物ユニット12の間に設けられたスペース14を蓄電池収納室として利用し、この蓄電池収納室14内に蓄電池16が収納される。
一般に、建物ユニット12と建物ユニット12の間に設けられたスペースは、狭くて使い勝手が悪いので、有効に利用されずデッドスペースになることが多い。しかし、このようなスペースであっても、蓄電池16を収納するための蓄電池収納室14として用いることにより、ユニット建物10内のデッドスペースの有効利用を図ることができ、また、居住スペースを犠牲にしなくて済む。
また、建物ユニット12と建物ユニット12の間に設けられたスペース14を蓄電池収納室として利用し、該蓄電池収納室14内に蓄電池16を収納することで、例えば、一つの建物ユニット12内で対面する床大梁26と床大梁26の間に蓄電池16を収納する場合と比較して、蓄電池16のサイズ、数量等設計の自由度を広げることができる。
なお、ここでは、隣接する建物ユニット12の床大梁26と床大梁26の間に設けられたスペース14を蓄電池収納室として利用したが、蓄電池(図示省略)のサイズが大きく、図1及び図2に示す建物ユニット12間の床大梁26と床大梁26の間に設けられた蓄電池収納室14内に該蓄電池が入らないという場合、上下に配置された建物ユニット12において、二階の建物ユニット12の床パネル20の床面材28と一階の建物ユニット12の天井パネル18の天井面材24の間に設けられたスペース15を蓄電池収納室として利用しても良い。
また、これ以外にも、建物ユニット12と建物ユニット12の間は、単位モジュールM(図7参照)の整数倍のスペースを設けることができるため、図6及び図7に示すように、建物ユニット12と建物ユニット12の間のスペースを広げ(蓄電池収納部58)、この蓄電池収納部58内に該蓄電池17を収容することもできる。
さらに、本実施形態では、図2及び図3に示すように、建物ユニット12間に設けられた蓄電池収納室14に蓄電池16を収納可能としている。これにより、既存物件に電力貯蔵システムを追加設定したい場合、建物ユニット12と建物ユニット12の間に架け渡された継ぎ板60を開放すれば、該蓄電池収納室14が露出するため、この蓄電池収納室14内に蓄電池16を収納させ、蓄電池16の被接続部56を固定金具30の電気接続部40に接続させるだけで良い。つまり、作業が容易である。
ここで、図8に示すように、建物ユニット12を構成する天井大梁22及び床大梁26には、断熱材62が設けられるが、建物ユニット12と建物ユニット12の間に断熱材62を設け建物ユニット12間に設けられた蓄電池収納室14に蓄電池16を収納することで、該蓄電池16はユニット建物10の断熱ライン内に配置されることとなる。このため、蓄電池16の温熱劣化が少なく、蓄電池16は長寿命となる。
一方、ユニット建物10に蓄電池16を複数配置させる場合もある。この場合、図9に示すように、床大梁26の長手方向に沿って、固定金具64を延出させ、該固定金具64上に複数の蓄電池16が固定可能となるようにする。
固定金具64上には、一対のガイドピン50及び電気接続部40が蓄電池16に対応して複数セット設けられており、電気接続部40には、建物ユニット12の電気配線(図示省略)と接続される電気配線66がそれぞれ接続される。
ここで、固定金具64には、電気配線66を収容可能な収容溝68が形成されている。電気配線66は蓄電池16の数だけ必要となり、固定金具64上で配線が複雑となるため、各電気配線66を収容溝68内に収容し、これらの電気配線66が邪魔にならないようにしている。
なお、本実施形態では、図3に示すように、固定金具30に電気接続部40を設け、該電気接続部40に電気配線42、44を接続し、蓄電池16の被接続部56を電気接続部40に接続させると、電気配線42、44を介して、一階の建物ユニット12及び二階の建物ユニット12の電気配線と電気的に接続されるようにしたが、蓄電池16を建物ユニット12の電気配線と電気的に接続させることができれば良いため、これに限るものではない。
図12に示すように、隣接する建物ユニット12(上下に配置された建物ユニット12も略同じ)の電気配線74、75は、天井パネル18内で天井大梁22間や天井小梁76間で引き回しされており、建物ユニット12間の電気接続は、雄コネクタ78と雌コネクタ80の接続によって行われる。
この雄コネクタ78と雌コネクタ80を、建物ユニット12間に設けられた蓄電池収納室14内で接続させるようにする。一方、図9に示すように、蓄電池16には三つ叉プラグ82を接続させる。
したがって、既存物件に電力貯蔵システムを追加設定したい場合でも、雄コネクタ78及び雌コネクタ80の接続を外し、雄コネクタ78及び雌コネクタ80の間に三つ叉プラグ82を配置して、該三つ叉プラグ82を介して、雄コネクタ78及び雌コネクタ80が接続されるようにする。
これにより、蓄電池16が電気配線74、75と電気的に接続されるようにしても良い。なお、図示はしないが、蓄電池16と三つ叉プラグ82の間には、インバータやコンバータが介在されており、交流を直流に変換したり、直流を交流に変換したりする。
ところで、蓄電池16は数十Kgの質量を有するため、この質量を利用し、図10に示すように、蓄電池16を上部の建物ユニット12(二階の建物ユニット12に限るものではない)の床大梁26(天井大梁22でも良い)に固定すると共に、蓄電池16の下部に弾性体70を設け、蓄電池16を質量体とし、蓄電池16を弾性的に支持して、マスダンパ72として機能させるようにしても良い。これにより、建物ユニット12において、制振機能が得られる。
このように蓄電池16をマスダンパ72として機能させる場合、各建物ユニット12にこのマスダンパ72を固定させるため、隣接する建物ユニット12では、図11に示すように、平面視でマスダンパ72は千鳥状に配置されることとなる。
〔上記以外の実施形態〕
上記の実施形態では、図2に示すように、隣接して配置された建物ユニット12の床大梁26間の水平スペースを利用して、蓄電池16を配置するようにしたが、建物ユニット12と建物ユニット12を連結することによって発生するデッドスペースを蓄電池収納室14として利用することができれば良いため、これに限るものではない。
例えば、図14に示すように、4つの建物ユニット12の中央部に位置する柱13と柱13の間の鉛直スペースを利用して、蓄電池16を配置しても良い。ここでは、図15(A)、(B)に示すように、上面84Aが柱13及び柱13を架け渡すようにして形成された略逆U字状の固定金具84を用いている。
この固定金具84の両側面84Bの幅方向の両端側には孔部85が形成されており、該孔部85内へボルト34が挿通された状態で、柱13の側面に形成された固定孔13Aに該ボルト34がねじ込まれ、固定金具84が柱13に固定される。
この状態で、固定金具84の上面84Aに蓄電池16を固定するようにする。ここで、電気配線44は蓄電池16の上部(下部からでも勿論良い)から引出されているが、この電気配線44を床大梁26側へ回り込ませるようにする。
また、固定金具として、これ以外にも、図16に示すように、略U字状を成し、両端部には互いに離間する方向へ向かって張出す固定片86Aが形成された固定金具86を用いても良い。
この場合、固定片86Aの幅方向の両端側には孔部87が形成されており、該孔部87内へボルト34が挿通された状態で、柱13の先端面に形成された固定孔13Bに該ボルト34がねじ込まれ、固定金具86が柱13に固定される。この状態で、固定金具86内に蓄電池16を挿入し固定するようにしても良い。
ところで、ユニット建物10において、ワイドスパン工法が用いられる場合がある。このワイドスパン工法では、工場出荷時には建物ユニット12に予め仮柱88(図17参照)を取り付けておくことで搬送性を確保し、建築地において建物ユニット12を据え付けた後に該仮柱88を撤去することで、広い空間が得られるようにしている。
ここで、仮柱88を撤去するとその部分の強度が低下するが、それを補うために隣り合う天井大梁間に補強梁(図示省略)を挿入し、連結することで仮柱88が受けるべき荷重を負担するようにしている。
このように、ワイドスパン工法では、本来撤去される仮柱88であるが、この仮柱88の配置位置に、中空の仕上げ材92(ここでは角筒状であるが、円筒状であっても勿論良い)を後付けするようにしても良い。
そして、この仕上げ材92の内部を蓄電池収容部90として、蓄電池16を収納する。この場合、蓄電池収容部90内にラック(図示省略)を設けて、建物ユニット12の高さ方向に沿って蓄電池16を配置するようにしても良い。また、この仕上げ材92の装飾により、居室スペースのデザイン性が向上する。
10 ユニット建物
12 建物ユニット
13 柱(柱材)
14 スペース(水平スペース)
15 スペース(水平スペース)
16 蓄電池
17 蓄電池
22 天井大梁(梁材)
26 床大梁(梁材)
30 固定金具(固定手段)
40 電気接続部(接続手段)
42 電気配線
44 電気配線
56 被接続部(電極)
58 スペース(鉛直スペース)
64 固定金具(固定手段)
66 電気配線
70 弾性体
74 電気配線
75 電気配線
82 三つ叉プラグ(接続手段)
84 固定金具(固定手段)
86 固定金具(固定手段)
88 仮柱
90 蓄電池収容部(収容部)
92 仕上げ材

Claims (9)

  1. 建物ユニットと建物ユニットの間に設けられたスペースに収納及び配置され、ユニット構造材に支持された蓄電池を有するユニット建物。
  2. 隣接して配置された建物ユニットと建物ユニットの間に形成された鉛直スペースに蓄電池が収納及び配置された請求項1に記載のユニット建物。
  3. 上下に配置された建物ユニットと建物ユニットの間に形成された水平スペースに蓄電池が収納及び配置された請求項1又は2に記載のユニット建物。
  4. 隣接して配置された建物ユニットの梁材と梁材の間に、前記蓄電池を固定する固定手段が設けられ、前記固定手段に該蓄電池を電気的に接続する接続手段が設けられた請求項1〜3の何れか1項に記載のユニット建物。
  5. 前記接続手段が、前記蓄電池の電極と接続されると共に、前記建物ユニットの電気配線と電気的に接続された電気接続部である請求項4に記載のユニット建物。
  6. 隣接して配置された建物ユニットの柱材と柱材の間に、前記蓄電池を固定する固定手段が設けられ、前記固定手段に該蓄電池を電気的に接続する接続手段が設けられた請求項1〜3の何れか1項に記載のユニット建物。
  7. 前記接続手段が、前記蓄電池の電極と接続されると共に、前記建物ユニットの電気配線と電気的に接続された電気接続部である請求項6に記載のユニット建物。
  8. ワイドスパン工法で、建物ユニットの据え付け時に撤去される仮柱の配置位置に該建物ユニットの高さ方向に収納された蓄電池と、
    前記蓄電池の周囲を覆うように後付けされた仕上げ材と、
    を有する請求項1〜7の何れか1項に記載のユニット建物。
  9. 前記蓄電池が固定手段を介して建物ユニットを構成する梁材に固定されると共に、前記固定手段と前記蓄電池の間に弾性体が設けられた請求項1〜8の何れか1項に記載のユニット建物。
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